mimo信道容量的研究与仿真验证(毕业论文)

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1、重庆邮电大学本科毕业设计（论文）摘要多输入多输出(Multiple-InputMultiple-Output)技术是无线移动通信领域智能天线技术的重大突破。该技术能在不增加带宽的情况下成倍地提高通信系统的容量和频谱利用率，是新一代移动通信系统必须采用的关键技术。虽然第三代移动通信（3G）技术尚待完善，但新一代无线通信技术已扑面而来，其无所不在，高质量、高速率的移动传输目标让人耳目一新。然而，实现这一振奋人心的通信目标并非易事，采用常规发射分集或接受分集或智能天线技术已不足以解决新一代无线通信系统的大容量与高

2、可靠性需求问题。可幸的是，结合空时处理的阵列天线技术带来了解决这些问题的新思路。他们包括天线分集技术与智能天线技术，以及最终演进到多入多出（MIMO）通信技术。MIMO无线通信技术提供了解决该问题的新途径，它在无线链路2端均采用多天线技术，分别同时接受与发射，能够充分开发空间资源，在无需增加频谱资源和发射功率的情况下，成倍地提升通信系统的容量与可靠性。本论文从MIMO无线通信系统的基本概念入手，介绍了MIMO系统的发展状况，分析了它的结构和工作原理，并简单叙述了空时编码技术和MIMO信道模型，然后从理论上推

3、导了MIMO系统容量的公式，最后应用MATLAB软件对不同发射天线、不同接收天线、不同信噪比下的MIMO系统容量进行计算机仿真。仿真结果正如预期所料。本文的重点是推导MIMO系统容量公式并对它进行仿真验证。【关键词】全球移动通信系统网络优化覆盖优化切换优化-65-重庆邮电大学本科毕业设计（论文）前言在当今的信息社会中，人们对信息需求的急剧增长，要求无线通信系统必须能够提供更高的传输速率和更好的传输性能。由于无线频谱资源的匮乏，要达到这些要求，就需要通信系统必须具有更高的频谱效率。从目前技术发展来看，MIMO

4、是增加无线通信系统频谱效率非常有效的一种方法。MIMO充分开发了空间资源。利用多个天线实现多发多收，在有限的频谱资源上可以实现高速率和大容量，可以取得极高的频谱效率。在当前研究的下一代无线通信系统中，MIMO是不可缺少的关键技术。MIMO技术最早是由Marconi于1908年提出的，后来在上世纪70年代有人提出将多输入多输出技术用于通信系统，但是对无线移动通信系统多输入多输出技术产生巨大推动的奠定工作则是在上世纪90年代中期由AT&TBELL实验室学者完成的。1995年，BELL实验室的Telatar、Fo

5、schini等人在基于Rayleigh衰落、信道有大量的散射体、信道系数无关、最优编解码、发射端信道信息在接收端准确可知的假设下，从理论上证明了接收端和发射端均可使用多天线（MIMO）可以使通信链路容量成倍增加的结果，即在个发射天线、个接受天线的MIMO系统中，信道容量随线性增加。无线通信需求的持续增长直接推动着无线通信新技术的诞生。在众多的新技术中，MIMO技术作为未来一代宽带无线通信系统的框架技术，是实现充分利用空间资源以提高频谱效率的一个必然途径，基于MIMO的无线通信理论和传输技术显示了巨大的潜力，

6、MIMO技术必然会有广阔的发展前景。-65-重庆邮电大学本科毕业设计（论文）第一章绪论第一节MIMO的概念多输入多输出（MIMO）系统是在无线通信智能天线技术的基础上发展起来的，其主要特点就是在通信系统的收发两端采用多天线配置，以解决未来移动通信系统大容量、高速率传输和日益紧张的频谱资源间的矛盾。和智能天线技术不一样的是，在MIMO系统中从任意一个发送天线到任意一个接收天线间的无线信道是相互独立的或者具有很小的相关性。通常，多径要引起衰落，因而被视为有害因素。然而研究结果表明，对于MIMO系统来说，多径可以

7、作为一个有利因素加以利用。因为，和智能天线技术不一样的是，在MIMO系统中从任意一个发射天线到任意一个接收天线间的无线信道是相互独立的，或者是具有很小的相关性。MIMO系统在发射端和接收端均采用多天线（或阵列天线）和多通道，MIMO的多入多出是针对多径无线信道来说的。可以说，MIMO系统就是利用多天线来抑制信道衰落。根据收发两端天线数量，相对于普通的SISO（Single-InputSingle-Outpu）系统，MIMO还可以包括SIMO（Single-InputMultiple-Output）系统和MI

8、SO（Multiple-InputSingle-Output）系统。第二节MIMO技术研究现状-65-重庆邮电大学本科毕业设计（论文）一、国内外研究状况自1995年Telatar推导出多天线高斯信道容量、1996年Foschini提出BLAST算法与1998年Tarokh等提出空时编码以来，国际上很多科研院校与机构都争相对MIMO技术进行深入研究，也积极构建MIMO实验平台，开展现场测试，并酝酿标准化MIMO无线